7.1 TEC. MET. - TREFILAÇÃO 18.1

(1)

CONFORMAÇÃO POR TREFILAÇÃO

Os primeiros fios metálicos foram

fabricados na Alemanha e França

por arraste manual no sec. VIII, sendo

somente industrializado em 1925 na

Pennsylvania (USA)

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota Engenheiro Mecânico e Metalúrgico

Placa de ferro sendo utilizada

como ferramenta para

(2)

2

MATÉRIA-PRIMA DA TREFILAÇÃO: FIO-MÁQUINA

(Diâmetros entre 5,5 e 22,0mm)

(3)

ANTES DA TREFILAÇÃO

• Decapagem Química : HCl ou H

₂

S0

₄

diluídos.

• _{Lavagem: em água corrente.}

• _{Recobrimento normalmente por imersão em leite de}

cal Ca(OH)

₂

a 100°C a fim de neutralizar resíduos de

ácido, proteger a superfície do arame e servir de base

para o lubrificante de trefilação.

• Secagem (em estufa) - Também remove H

₂

dissolvido

na superfície do material. Trefilação : início do

processo de conformação plástica

(4)

DECAPAGEM MECÂNICA DO FIO MÁQUINA

Decapagem Mecânica por Dobramento

Decapador mecânico por roletes de Flexão

Escovamento Descarepação por dobramento

(5)

O QUE É TREFILAÇÃO?

A trefilação consiste em passar uma barra ou arame através de uma

matriz cônica (FIEIRA ou TREFILA) aplicando-se um esforço na ponta

da barra que sai da matriz.

(6)

COMO A PONTA DO FIO MÁQUINA PASSA PELA FIEIRA ?

Ponteamento

Ponteadeira

(7)

PRECISÃO DIMENSIONAL = detém dimensões mais

uniformes e grande precisão dimensional, podendo chegar

até a centésimos de milímetro;

ACABAMENTO SUPERFICIAL = obtenção de superfícies

mais perfeitas, com baixa rugosidade superficial;

PROPRIEDADES MECÂNICAS = por ser laminado a frio é

possível de ser obtidas melhores propriedades mecânicas

VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA

TREFILAÇÃO

(8)

QUAL OS MATERIAIS USADOS NA TREFILAÇÃO ?

PLASTIC

ALUMINUM

STEEL

O aço, porque não rompe depois de

deformado como o plástico e o alumínio. Aumenta a resistência.



TAMBÉM COBRE ELETROLÍTICO, CABO ELÉTRICO E CABINHOS

Manômetros (Tubo Bourdon) Barras de cobre

(9)

(10)

PRODUTOS TREFILADOS:

TUBOS MICROTUBOS

Precisão e qualidade Indústria automobilística Cilidros hidráulicos Unidades hidráulicas Sistemas hidráulicos

(11)

TUBOS TREFILADOS DE ALUMÍNIO



Antes o alumínio sofre uma extrusão formando o perfil em seguida

é trefilado para melhorar o acabamento e o controle dimensional.

EXTRUSÃO DE ALUMÍNIO TREFILAÇÃO DE ALUMÍNIO PERFIS: • Escadas • Cadeiras de praia • Peças de máquinas • Móveis de utilização em escritórios, residências ou hospitais.

(12)

NOSSOS SERVIÇOS:

Trefilação de Cobre,

Trefilação de Latão,

Trefilação de Alumínio,

Trefilação de Cuproníquel,

(13)

TREFILAÇÃO



₁





₃

= 

₂



máx ₁  ₂= ₃= 0 Tração pura _máx.



_máx

. = 

₁

- 

₃

2

Na fieira

(14)

Ferramentas Ferramentas Fluxo de calor Metal não deformado Zona de deformação Produto Sistema de Lubrificação Atrito

A força necessária para superar a resistência (atrito) entre a fieira

e o fio pode chegar a 70 % da energia total de conformação.

A FORÇA DE ATRITO NA LAMINAÇÃO

(15)

O uso do lubrificante apropriado acarreta:

 Redução do atrito, melhoria das condições de escoamento do

material, qualidade superficial do fio e estrutura homogênea.

 Lubrificação seca: normalmente são utilizados sabões de trefila

formando uma película entre o aço e a fieira.

LUBRIFICAÇÃO NA TREFILAÇÃO

Matriz de metal duro caixa de aço da matriz Carro de estiramento Bancada de estiramento Garra Lubrificante Retentor da matriz Lubrificante Fieira Camada Limite Arame

(16)

16

O objetivo da lubrificação é reduzir o atrito entre o arame e a fieira,

evitando:

Excessivo desgaste da fieira;

Excessivo aquecimento do aço;

Ocorrência de defeitos superficiais no arame

.

LUBRIFICAÇÃO NA TREFILAÇÃO

Guia do Fio Fieira

(17)

• _{As fieiras ou trefilas, utilizadas na trefilação são compostas}

de uma carcaça de aço e um núcleo feito de material

bastante duro.

• _{O núcleo é geralmente feito de carboneto de tungstênio,}

diamante ou diamante industrial monocristalino.

TREFILAÇÃO - FIEIRAS

I – cone de entrada II – cone de trabalho

III – zona cilíndrica ou cilindro de calibração IV – cone de saída

(18)

FIEIRAS DE DIAMANTE

O diamante industrial, é usado geralmente nas etapas iniciais da trefilação enquanto que as fieiras de diamante natural são utilizadas nas etapas finais.

Para trefilar fios muito finos um cristal simples de diamante é utilizado.

(19)

FLUXO DA TREFILAÇÃO

1 – Desbobinador vertical para o Fio-Máquina

2 – Decapador Mecânico

3 – Máquina de Trefilar

(20)

MECANISMO DE ENDURECIMENTO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA A FRIO

Vantagens da trefilação:

 Deformação plástica com acabamento e controle dimensional;  Redução de arames a fios;

(21)

TRATAMENTO TÉRMICO INTERMEDIÁRIO

Para melhorar a ductibilidade do aço, que durante a

trefilação a frio endurece e aumenta a resistência é

fazer o tratamento térmico de recozimento.

(22)

22

RECOZIMENTO

(23)

(24)

a) Processo básico: Laminador mandrilhador Mannesmann Depois de laminado o tubo é trefilado (acabamento)

LAMINAÇÃO X TREFILAÇÃO DE TUBOS

(25)

Os Tubos podem ser trefilados dos seguintes modos:

• sem apoio interno (rebaixamento ou afundamento).

• com mandril passante.

TREFILAÇÃO DE TUBOS

d) com bucha flutuante c) com bucha (plug) fixa

a) Sem suporte interno (rebaixamento)

(26)

COMPARAÇÃO ENTRE TOLERÂNCIAS DE BARRAS

LAMINADAS A QUENTE E BARRAS TREFILADAS

COMPARAÇÃO ENTRE TOLERÂNCIAS DE BARRAS

LAMINADAS A QUENTE E BARRAS TREFILADAS

26 Laminada a quente Diâmetro (mm) Tolerância (mm) 5 a 14 0,8 15 a 18 1,0 20 a 24 1,1 25 a 30 1,2 32 a 40 1,4 Trefilada a frio Diâmetro (mm) Tolerância (mm) 3 a 6 0,08 6 a 10 0,09 10 a 18 0,11 18 a 30 0,13 30 a 50 0,16

Tubo mecânico laminado ST 52 / VMEC134 AP

Laminador mandrilhador Mannesmann

(27)

(28)

(29)

-

_{Energia Plástica até uma dada geometria, de maneira uniforme}

(Wp);

-

_{Energia de Atrito na superfície de contato metal-ferramenta (Wa);}

-

_{Energia Redundante gasta com o cisalhamento interno do metal,}

devido a deformação não-uniforme, que não contribui para a variação

na forma do corpo (Wr);

Wt = Wp + Wa + Wr

ENERGIA TOTAL, Ut, CONSUMIDA NO PROCESSO DE

CONFORMAÇÃO PLÁSTICA:

A eficiência do processo

pode ser expressa por:

η = Wp/Wt

η = Wp/(Wp + Wa + Wr)

E N E R G IA T O T A L D E T R E F IL A Ç Ã O SEMI-ÂNGULO

*

Wt Wp Wr Wa * = Ângulo ótimo

(30)

Correlaciona condições de processamento (semi-ângulo, , da fieira e

percentual de redução) com o aparecimento de rupturas centrais.

DIAGRAMAS DE AVITZUR

FORMAÇÃO DE ZONA MORTA FLUXO NORMAL FORMAÇÃO DE RUPTURAS CENTRAL DESCASCAMENTO T E N S Ã O D E T R E F IL A Ç Ã O SEMI-ÂNGULO DA FIEIRA * _cr1 _cr2

Para o controle de rupturas centrais e trincas internas: α_ótimo < α < α_cr1

(31)

DEFEITOS DA TREFILAÇÃO

Os defeitos podem ser resultantes de :

 defeitos na matéria-prima do fio máquina original, fissuras,

lascas e vazios,

 ou do processo de deformação.

O tipo de defeito mais comum é a fenda interna no centro da barra

ou trincamento estriado ou chevrons.

chevrons

Zona de

Deformação plástica matriz

(32)

TREFILAÇÃO

A geometria da fieira tem grande influência sobre a força de trefilação,

onde, para qualquer passe de redução dado no material, existe uma

geometria de trabalho ideal que produz um esforço de tração mínimo em

relação ao limite de escoamento do material.

ÂNGULO ÓTIMO DE FIEIRA O ângulo ótimo de fieira para trabalho é dado por:

Sendo:

 = ângulo ótimo fieira;   = coeficiente atrito

Ao = área transversal inicial; A = área transversal final

Ângulo de Entrada

Ângulo de Trefilação Zona Cilíndrica

Ângulo de Saída

(33)

Mantendo

 const., R.A. quando b

b

(34)

CARGA NA TREFILAÇÃO

Para cada passe de trefilação, a carga necessária pode ser estimada

pela seguinte expressão:

Pt =



_e

. ln(S

_o

/S

_i

) . (1 +

 . cotg .  . Si)

Onde:



_e

= tensão de escoamento média em tração uniaxial

S

_o

= área transversal inicial da peça (arame)

S

_i

= área transversal do arame após a trefilação

 = coeficiente de atrito médio na zona de redução da fieira

 = semi-ângulo da fieira

 = fator de deformação redundante, dado por:

 = 0,87 + ((1 – r)/(r).sen (Rowe)

r = redução percentual por passe, dada por: r = (S_o – S_i)/(S_o)

(35)

AVALIAÇÃO: É POSSÍVEL A TREFILAÇÃO APRESENTADA ABAIXO



?

Processo só é possível com vários passes na fieira com tratamentos térmicos de recozimentos

intermediários

Redução de área = (9,522_-2,002_{)100 = 95,58%}

9,522

?

Valores típicos de eficiência são de 17 a 22% para a trefilação

30 a 60% para extrusão e

(36)

A ponta do arame, depois de sair de uma matriz, é enfiado num olhal no topo do tambor, passando por polia de guia para a matriz seguinte

(37)

MÁQUINAS DE TREFILAÇÃO

MÁQUINA DE TREFILAR SEM DESLIZAMENTO MÁQUINA DE TREFILAR COM DESLIZAMENTO

(38)

VANTAGENS DA MÁQUINA DE TREFILAÇÃO SEM DESLIZAMENTO

Trefilação de diferentes materiais, não ocorrem torções, a

máquina pode ser usada para trefilar fios de forma especial,

vida prolongada do tambor de trefilação de fios, baixo

(39)

INOVAÇÕES

TECNOLOGICAS

NA TREFILAÇÃO

INOVAÇÕES

TECNOLOGICAS

NA TREFILAÇÃO

(40)

ATRITO DE DESLIZAMENTO

X

ATRITO DE ROLAMENTO

DESLIZAMENTO OU

ESCORREGAMENTO

(41)

TREFILAÇÃO COM MICROCASSETE

GRUPO GERDAU é o 14º maior produtor de aço do mundo e

líder no segmento de aços.

(42)

42

CASSETES

• _{Realizam a laminação a frio do FM pela utilização de}

roletes posicionados concentricamente formando um

ângulo de 120

o

entre si.

Vantagens

• _{Redução de paradas e quebras de FM.}

• _{Necessita pouquíssima lubrificação do FM.}

• _{Processo produtivo mais estável.}

120o

TREFILAÇÃO COM MICROCASSETE

(43)

43

(44)

VANTAGENS

Os cassetes proporcionam uma maior

produtividade em relação às fieiras;

Menor custo de reparo;

Menor número de quebras;

Facilidade de regulagem conforme o

produto final;

Arame ovalizado;

(45)

(46)

46

(47)

47

• _{É uma variante do laminador de barras, produzindo}

apenas perfis de bitolas leves (espessuras de 1/8”. 5/16”,

por exemplo).

• _{Seu processo consiste na alimentação com Fio-Máquina,}

trabalhando-se com uma série de bobinas previamente

soldadas.

• _{O material entra a frio através de discos endireitadores,}

passando a seguir por duas gaiolas de aquecimento

resistivo. Logo após, o FM é laminado em 2 passes,

seguindo para o corte e o leito de resfriamento.

• _{Este laminador tem como vantagem uma elevada}

produtividade, devido a continuidade da matéria-prima e a

simplicidade do processo.

(48)

48

(49)

VERGALHÕES GERDAU CORTADO E DOBRADO NA

ARMAFER

FABRICA GERDAU – ARMAFER

O processo de corte e dobra segue normas para dobramento de vergalhões

(50)

TREFILAÇÃO DE PREGOS

Os grampos para cerca são próprios para fixação de arames farpados e ovalados, possuindo ponta bastante aguda,

proporcionando uma fácil penetração mesmo nos mourões de madeira mais duros

Prego Cabeça Dupla

Não danifica a madeira; fácil arranque; desforma rápida e elimina etapas no fechamento das fôrmas

(51)

TREFILAÇÃO E APLICAÇÕES

Com a trefilação é possível manufaturar pregos, barras, tubos finos,

vergalhões, arames, cabos de aço.

Vergalhão em bobina Cabo de aço Barras de aço Tubos de aço Barras hexagonais Tubos

(52)

(53)

53

GALVANIZAÇÃO

Nos arames galvanizados comerciais (bitolas BWG 18 até BWG 6),

tem-se diferentes especificações da quantidade de zinco (Zn) para uma

mesma bitola, podendo classifica-los em:

Arame Galvanizado Camada Leve (40-100 g/m

2

)

Arame Galvanizado para confecção de telas e

artefatos;

Arame Farpado (Elefante, Zebu, GIR, Urso);

Ovalado Gerdau.

Arame Galvanizado Camada Pesada (200 a 300 g/m

2

₎

Ovalado Pantaneiro (min. 230 g/m

2

).

Arame Galvanizado Camada Tripla (300 a 500 g/m

2

₎

Arame Farpado Touro;

Telas Soldadas (agropecuária e alambrado);

É um arame galvanizado cujo peso de Zn é cerca de

três vezes superior a da camada leve.

(54)

OUTRO PRODUTO DA TREFILAÇÃO: CABOS DE AÇO

54

(55)

PONTE ESTAIADA SOBRE O RIO NEGRO

Dados Gerais do Projeto:

 Comprimento total da ponte – 3.595 m;  Número total de estais – 104 un.

 Voume de concreto – 160.395 m³  Quantidade de aço – 20. 025 ton.

(56)

CONSTITUIÇÃO DOS CABOS DE AÇO

56

Número de pernas e número de arames em cada perna

(por exemplo: o cabo 6 X 7 possui 6 pernas com 7 arames cada).

Cabo 6X25

Cabo 6 X 7

TIPOS DE ALMA: ALMA DE FIBRA E ALMA DE AÇO

(57)

DIÂMETRO DE UM CABO DE AÇO

(58)

CATÁLOGOS DE CABOS DE AÇO

(59)

MÁQUINA DE ENSAIO DE TRAÇÃO DA PUC MINAS

AVALIAÇÃO:

QUAL O ENSAIO REALIZADO EM ARAMES TREFILADOS GALVANIZADOS

EXAME VISUAL

LÍQUIDOS PENETRANTES DUREZA

ULTRA-SOM RADIOGRAFIA

a) Inspeção visual da superfície zincada do arame;

b) medição de diâmetro;

c) verificação da aderência da camada de zinco;

d) verificação da massa da camada de zinco; e) verificação da resistência à tração.

Garra especial para arames

NBR 8964 JUL 1985 Arame de aço de baixo teor de carbono, zincado, para gabiões

A resistência à tração do arame deve estar entre 380 MPa a 500MPa. O alongamento mínimo realizado em amostra com 300 mm de

(60)

OUTROS PRODUTOS TREFILADOS

(61)

(62)

EXERCÍCIOS – TREFILAÇÃO 13.1.1

1. O que é o como é realizado a trefilação?

2. Quais as características, vantagens e desvantagens da trefilação? 3. Quais as etapas normalmente realizadas até o trefilação?

4. Como é realizada a trefilação de arames? 5. Como é realizada a trefilação de tubos? 6. Quais os principais defeitos na trefilação?

7. O que são as bancadas de trefilação? Para que são utilizadas? 8. O que são as trefiladoras de tambor? Para que são utilizadas? 9. O que são as fieiras? Quais as características necessárias?

10.Quais os materiais utilizados para a fabricação das fieiras? Quais as aplicações de cada um deles?

11. Quais os lubrificantes utilizados na trefilação?

12. Por que o fio máquina é decapado antes da trefilação?

13. Quais os tipos de decapagem utilizados? Quais as vantagens e desvantagens de cada tipo de decapagem?